Briese-Preis 2025: KI-Forschung zu Tiefseebergbau und Umweltrisiken ausgezeichnet

Auszeichnung für innovative Meeresforschung aus Kiel

Der Briese-Preis für Meeresforschung 2025 geht an Iason-Zois Gazis vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Die Jury würdigt seine mit „summa cum laude“ bewertete Dissertation zur hochaufgelösten Kartierung von Manganknollen in 4.500 Metern Tiefe sowie zur bislang präzisesten Analyse von Sedimentwolken beim Tiefseebergbau.

Der Preis ist mit 5.000 Euro dotiert, gestiftet von der Briese Schiffahrts GmbH & Co. KG und wissenschaftlich betreut vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW).

Rohstoffe für die Energiewende – Herausforderung für die Umwelt

Polymetallische Knollen, auch Manganknollen genannt, enthalten Metalle wie Nickel, Kobalt, Kupfer und Mangan. Sie gelten als begehrte Rohstoffquelle für Batterien und andere Schlüsseltechnologien der Energiewende. Gleichzeitig sind sie Bestandteil hochsensibler Ökosysteme in mehreren tausend Metern Wassertiefe.

Ihre Verteilung auf dem Meeresboden ist kleinräumig sehr unterschiedlich und bislang nur unzureichend erfasst. Genau hier setzte die Arbeit von Gazis an. Während mehrerer Expeditionen mit deutschen Forschungsschiffen im Pazifik untersuchte er unter anderem die Clarion-Clipperton-Zone, eines der weltweit wichtigsten Explorationsgebiete für Manganknollen. Ergänzend flossen Daten aus dem Discol-Gebiet im Peru-Becken in seine Analysen ein.

Künstliche Intelligenz kartiert den Meeresboden im Metermaßstab

Mithilfe autonomer Unterwasserfahrzeuge, hydroakustischer Messsysteme und hochauflösender Fotomosaike erfasste Gazis den Meeresboden in bislang unerreichter Detailtiefe. Entscheidend war die Verbindung dieser Datensätze mit modernen Verfahren des maschinellen Lernens.

So entstanden Karten im Metermaßstab, die mit hoher Genauigkeit zeigen, wo Manganknollen gehäuft auftreten und wo nicht. Seine Ergebnisse belegen, dass ihre Verteilung keineswegs zufällig ist. Vielmehr hängt sie eng mit Struktur und Beschaffenheit des Meeresbodens zusammen. Gleichzeitig untersuchte Gazis systematisch die Grenzen solcher KI-Modelle und entwickelte Ansätze, um Fehlinterpretationen bei der Übertragung auf neue Gebiete zu vermeiden. Seine Arbeit stärkt damit nicht nur die Tiefseeforschung, sondern auch die datengetriebene Umweltwissenschaft insgesamt.

Sedimentwolken unter realen Bedingungen vermessen

Ein zweiter Schwerpunkt der Dissertation galt den Sedimentwolken, die beim Abbau von Manganknollen entstehen. Diese Sedimentfahnen zählen zu den größten ökologischen Unsicherheiten des Tiefseebergbaus.

Bei einer gezielten Messkampagne in der Clarion-Clipperton-Zone wurde erstmals eine solche Sedimentwolke unter realen Bedingungen direkt vor Ort überwacht. Ein industrieller Prototyp eines Kollektorfahrzeugs wirbelte Sediment auf, das anschließend mit optischen und akustischen Messsystemen erfasst wurde.

Die Ergebnisse sind auch für die Regulierung des Tiefseebergbaus durch die International Seabed Authority von hoher Bedeutung. Gazis konnte zeigen, dass sich die Sedimentwolke zunächst als dichte Trübeströmung seitlich vom Abbauort ausbreitet und sich nur begrenzt mit dem umgebenden Wasser vermischt. Mit zunehmender Entfernung sinkt die Partikelkonzentration deutlich ab. In mehreren Kilometern Distanz werden wieder nahezu natürliche Hintergrundwerte erreicht. Zudem beobachtete er erstmals direkt, dass sich feine Partikel zu größeren Flocken verbinden und schneller wieder absinken. Dadurch lagert sich ein erheblicher Teil des Materials nahe dem Abbaugebiet ab, was zu intensiven lokalen Auswirkungen auf den Meeresboden führen kann.

Forschungsschiffe als Grundlage wissenschaftlicher Exzellenz

Die Jury hob besonders das tiefe Verständnis für statistische Zusammenhänge und die innovative Nutzung hydroakustischer und optischer Daten hervor. Seit 2010 zeichnet der Briese-Preis herausragende Promotionen aus, die eng mit dem Einsatz moderner Forschungsschiffe verbunden sind.

Gazis nahm im Rahmen seiner Promotion an vier Tiefsee-Expeditionen teil und veröffentlichte mehr als 40 Datensätze aus diesen Kampagnen. Seit Januar 2025 arbeitet er als Postdoc in der Arbeitsgruppe „Deep-Sea Monitoring“ am Geomar. Seine Forschung zeigt eindrucksvoll, wie technologische Innovation und seegestützte Wissenschaft gemeinsam dazu beitragen können, ökologische Risiken des Tiefseebergbaus besser zu verstehen – und verantwortungsvoll zu regulieren.